Файл: Мяздриков О.Я. Дифференциальные методы гранулометрии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.07.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

его охлаждения. Первый путь внешне более прост, но требует разработки специальных конструкций, что, как

правило,

не рационально.

 

Эффективность улучшения пороговой чувствительно­

сти при охлаждении

оценивается

отношением

 

 

 

(318)

где i T l ,

i T 2 — ток

при различных температурах;

Л-и / т а т о к на

выходе ФЭУ

при различных темпе­

ратурах.

Так, при охлаждении сурьмяно-цезиевого катода жид­ ким азотом его термоэмиссионный £т ток уменьшается в 104 раз, и, следовательно, пороговая чувствительность повышается на два порядка. Эффективно и применение схем совпадений. В этом случае световой поток направ­ ляется сразу на два ФЭУ, а на выходе устройства реги­ стрируются только те импульсы, которые возникают од­ новременно. Для анализа существенное значение имеют импульсные параметры ФЭУ. Проводя известную анало­ гию с сцинтилляцпонными счетчиками, можно написать

где

W — энергия частицы к моменту

соударения;

 

Сфэффективность преобразования к

моменту

 

соударения;

 

 

 

 

7ф — оптическая прозрачность суспензии

фосфора

 

к собственному излучению;

потери

фотонов

 

G—коэффициент,

учитывающий

 

на оптических

контактах и

другие

потери.

Разброс значений параметров Тф, Сф, G и некоторые други.е факторы приводят к тому, что при одной и той же величине энергии W амплитуды импульса на выхо­ де ФЭУ имеют различное значение. Следовательно, лю­

бая схема с ФЭУ ограничена по

амплитудному

разре­

шению. Под

последним

следует

понимать

выраженное

в процентах

отношение

полуширины дифференциаль­

ного спектра от частиц данного

размера

к

его

сред­

ней амплитуде. Определенные

ограничения

в

ампли­

тудном разрешении являются

принципиально

неуст­

ранимыми и практически важно уменьшать их в каж­ дом конкретном случае.

150


В рабочей области изменения величины светового по­ тока характеристика ФЭУ линейна. Следовательно, при нелинейной зависимости амплитуды светового импульса от размера эта нелинейность не претерпит каких-либо изменений в процессе прохождения сигнала по каскадам •ФЭУ. Поэтому нелинейный функциональный усилитель является обязательным элементом, который позволяет согласовать динамические диапазоны источника сигна­ ла, содержащего ФЭУ, с анализирующей аппаратурой. В связи с этим представляет интерес создание ФЭУ с собственно нелинейной амплитудной характеристикой.

4. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ АНАЛИЗА АМПЛИТУД ИМПУЛЬСОВ

Анализ импульсов по их амплитудам может быть осу­ ществлен с помощью амплитудных дискриминаторов как

интегральных,

так

и дифференциальных.

Простейшим

является

дискримина­

 

к}

^

0

тор,

использующий

не-

 

линейность

 

вольтам-

 

*-

 

 

 

перной

характеристики

 

lh

!

 

вакуумного

диода. Од­

 

с

 

нако

схемы

подобного

Вход

 

в,

п

 

,', Выход

типа

 

имеют

нечеткий

I I

 

ы

 

 

11

 

щ

I I .

порог

. срабатывания.

 

 

 

 

Более

 

совершенным

 

 

 

Г

является

дискримина­

 

 

 

тор

с

фиксирующими

 

 

 

диодами

(рис. 55). Ди­

 

 

 

 

 

оды D2

и Е>з в этой схе­

 

 

 

 

 

ме являются

фиксиру­

Рис 55. Схема интегрального дискри­

ющими.

Сопротивле­

минатора с фиксирующим

диодом

ния резисторов Ri и

R2

 

 

 

 

 

выбираются значительно больше, чем прямое сопротив­ ление этих диодов, а поэтому падение напряжения на них незначительно. При поступлении с конденсатора С входного импульса положительной полярности срабаты­ вает диод Du причем напряжение, при котором форми­ руется выходной сигнал, определяется положением

движка

потенциометра R3.

Фиксирующий диод D2 вклю­

чен

в

цепь

движка сдвоенного потенциометра

R3,

Rn

и

этим

достигается

неизменность тока

через

диод

D2

при

изменении

порога дискриминации

из-за

151


перемещения движков. Моменту открытия диода D[ со­ ответствует положительный скачок напряжения на ре­ зисторе ~R2 и наоборот. Таким образом, именно на этом элементе схемы формируется выходной импульс, когда амплитуда входного импульса больше напряжения, сни­ маемого с резисторов R 3 , R4.

В качестве интегрального амплитудного дискримина­ тора можно использовать и схему запертого усилителя. Но такому дискриминатору присущ большой дрейф поро-

Рис. 56. Схема дискриминатора с катодной связью

га дискриминации за счет колебаний напряжений пита­ ния, сеточных токов и т. д. Не свободны от этого недо­ статка и некоторые усложненные схемы.

Поэтому более широкое применение получили спус­ ковые схемы с катодной связью (рис. 56). Схема имеет две гальванические связи: первая сетка "лампы Л2 свя­ зана с анодом лампы ЛУ через делитель R Z , Ra\ обрат­ ная связь осуществляется через общее катодное сопро­

тивление

R K . Схема имеет

два состояния равновесия,

одно из

которых является

устойчивым. Изменение со­

стояния дискриминатора происходит в тот момент, ког­ да амплитуда входного сигнала превосходит некоторое пороговое значение напряжения на первой сетке лампы Л\. В этом состоянии неустойчивого равновесия дискри­ минатор будет находиться до тех пор, пока напряжение на управляющей сетке лампы не упадет до значения, более низкого, чем то, при котором произошло первое

152

опрокидывание. Импульсы напряжения, снимаемые с анодных нагрузок ламп, имеют прямоугольную форму. Длительность их определяется периодом времени изме­ нения входного сигнала между двумя последовательны­ ми опрокидываниями.

При соответствующем подборе элементов лампа Л\ остается закрытой до тех пор, пока напряжение на ее сетке не станет равным напряжению отпирания. После отпирания лампы Ли напряжение на ее аноде начнет уменьшаться и это изменение напряжения через дели­ тель Rz, Ri будет подано на управляющую сетку лампы Л2. Уменьшение напряжения на сетке этой лампы вызы­ вает уменьшение потенциала катодов обеих ламп. Сле­ довательно, положительная обратная связь возникает

только

в. момент

отпирания первой лампы. Переход схе­

мы

в состояние

неустойчивого

равновесия

возможен, ес­

ли соблюдено условие

 

 

 

 

 

 

 

ЩХК2>\,

 

 

 

 

 

 

 

(320)

где

Р — коэффициент обратной связи;

 

 

 

 

К% и К%—соответственно

коэффициенты

усиления

 

Для

 

ламп Л\ и

Л2.

 

 

 

Л\

равен

 

пентода

коэффициент усиления лампы

 

К г

= ^

'

 

 

 

 

 

 

(321)

 

 

• 1 + S2

 

 

 

 

 

 

 

где

Sx—крутизна

характеристики лампы

Ли

 

при

дан­

 

 

ном напряжении на ее сетке.

 

 

 

 

Лх

Так

как в начальный момент рабочая

точка лампы

находится

на начальном

участке сеточной

характери­

стики, то S\

мала, а поэтому Si < S2- Тогда

выражение

(32"1) принимает

вид

 

 

 

 

 

 

 

Kx=SxRa.

 

 

 

 

 

 

 

(322)

Учитывая, что к моменту опрокидывания схемы лам­ па Л2 была полностью открыта; ее можно рассматри­ вать как каскад с катодной нагрузкой и принять /Сг=1. Тогда связь между параметрами схемы и минимальным значением крутизны характеристики 5 Ь по достижении которой происходит опрокидывание схемы, принимает вид

* ' = s ' ^ V

< з 2 з >

П - 5 4 7

1 5 3


Перемещение движка потенциометра R 2 вверх уве­ личивает положительный потенциал сетки лампы Л\. Следовательно, амплитуда входного импульса, необхо­ димая для опрокидывания схемы, будет уменьшаться на величину изменения напряжения на сетке. Схема нор­ мально работает до тех пор, пока разность потенциа­ лов на сетке лампы Л\ и катодов обеих ламп не будет поддерживать лампу Лх в закрытом состоянии. Устрой­ ства, подобные рассмотренному, четко' срабатывают, на­ чиная от напряжений 2—3 В.

Рис. 57.

Вариант

амплитудного дискриминатора

с

нелинейной

положительной связью

Одним из способов уменьшения порогового напря­ жения дискриминатора является включение диодов в це­ пи прямой или обратной связи при выполнении требо­ вания, что в исходном состоянии условие, определяющее опрокидывание схемы, не выполняется. Пример такой схемы приведен на рис. 57.

Вотличии от схемы, рассмотренной выше, элементы

иих режимы подобраны таким образом, что обе лампы открыты. Однако релаксационные колебания не возни­ кают, так как анодная нагрузка лампы Л\ зашунтирована диодом, который открыт. Последнее достигается

подбором сопротивлений резисторов R \ и R 2 . При по­ ступлении на вход положительного импульса возрастает анодный ток лампы Л\, потенциал ее анода понижается, закрывается диод Dy и начинает закрываться лампа Л2. После окончания входного импульса схема возвращает­ ся в исходное состояние и с выхода снимается импульс положительной полярности. Достоинство схем такого ви-

154

да заключается в том, что старение лампы происходит более равномерно, а пороговое напряжение может быть доведено до 0,01 В при нестабильности несколько мил­ ливольт.

В схемах, обеспечивающих амплитудную дискрими­ нацию, широко распространены транзисторные модифи­ кации. Но при этом необходимо учитывать, что пара­ метры транзисторов существенно зависят от температу­ ры, например, потенциал запирания (напряжение

1-и ,

Рис. 58.

Схема амплитудного

дискриминатора

 

на

транзисторах:

 

7*| — п-р-п

типа; Г2

— р-п-р типа

база — эмиттер)

уменьшается

в

зависимости от типа

триода в пределах до нескольких милливольт на градус. Поэтому для уменьшения температурной нестабильно­ сти в различные цепи схемы включаются резисторы, со­ противления которых зависят от температуры.

Схема амплитудного дискриминатора на транзисто­ рах приведена на рис. 58; выходной импульс в схеме формируется с использованием нелинейности характери­ стик коллекторного тока. Дискриминатор срабатывает от импульсов положительной полярности, в отсутствие которых транзисторы Ту и Т2 закрыты. Как только на вход поступает импульс с амплитудой, превышающей

значение U —-—, транзистор Т\ открывается и отри-

цательный импульс поступает на транзистор Т2, кото­ рый также открывается. В результате на резисторе R 5 возникает импульс с крутым фронтом и плоской верши­ ной. Очевидно, что порог дискриминации изменяется при изменении сопротивлений делителя R\R2. Диод D шун­ тирует выбросы отрицательной полярности.